Тепловая модуляция иммуностимулирующего действия мембранопротекторов и лазерного облучения при остром холодовом стрессе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.36, доктор медицинских наук Быстрова, Наталья Анатольевна

• Быстрова, Наталья Анатольевна
• доктор медицинских наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор медицинских наук Быстрова, Наталья Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Метаболические реакции организма на действие высокой внешней температуры.

2. Иммунологические реакции организма на действие высокой внешней температуры.

3. Метаболические основы нарушения иммунологических функций при остром холодовом стрессе.

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

4. Материалы и методы исследования.

5. Иммуномодулирующее действие умеренно высокой внешней температуры.

6. Эритроциты и выделяемые под их влиянием цитокины как регуляторы функций иммунной системы при действии на организм умеренно высокой внешней температуры.

7. Иммунометаболические эффекты, вызываемые тепловыми воздействиями при остром холодовом стрессе.

8. Тепловое воздействие как модулятор иммунометаболических эффектов, вызываемых витаминами А и Е при остром холодовом стрессе.

9. Тепловое воздействие как модулятор иммунометаболических эффектов, вызываемых витамином К в норме и при остром холодовом стрессе.

10. Тепловая и лазерная модуляция иммунометаболических эффектов, вызываемых Р-каротином, эссенциале и рибоксином при остром холодовом стрессе.

11. Тепловое воздействие и лазерное облучение как модуляторы иммунометаболических свойств эритроцитов при остром холодовом стрессе.

12. Эритроцитарно-тромбоцитарный механизм иммуномодули-рующего эффекта, вызываемого тепловым воздействием и лазерным облучением при остром холодовом стрессе.

13. Взаимодействие эритроцитов, мононуклеаров крови и спле-ноцитов в реализации иммуномодулирующего эффекта теплового воздействия и лазерного облучения при остром холодовом стрессе.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Тепловая модуляция иммуностимулирующего действия мембранопротекторов и лазерного облучения при остром холодовом стрессе»

В последнее время повысился интерес исследователей к проблеме тепловых воздействий на организм человека. При занятии физической культурой и спортом, в быту, в медицине широко используются тепловые процедуры. Суховоздушная баня-сауна давно признана эффективным средством активного восстановления физиологических функций и работоспособности у спортсменов после интенсивных холодовых, физических и нервно-эмоциональных нагрузок (132, 34, 22). Одним из старейших методов терапии является водолечение (гидротерапия). При использовании в лечебно-профилактических целях физико-химических свойств воды, организм подвергается воздействию температурного, механического и химического раздражителей (34, 238, 261, 262).

В основе широкого использования тепловых процедур лежит создание в организме кратковременной гипертермии, вызывающей вазомоторные, ге-модинамические и метаболические эффекты, многие стороны механизма действия которых остаются неизученными. Выраженность ответной реакции организма определяется величиной тепловой нагрузки и продолжительностью, кратностью и частотой воздействия термического раздражителя. В зависимости от этих параметров ответная реакция организма может варьировать от функциональных изменений, не выходящих за границы физиологических колебаний, до явно патологических сдвигов (229, 22). Ведущими физиологическими показателями, отражающими степень влияния внешней тепловой нагрузки на состояние организма, являются, как известно, температура тела, частота сердечных сокращений, тонус и кровенаполнение сосудов, теп-лонакопление и влагопотери (143). Вместе с тем, информативными параметрами оценки и прогноза тепловых воздействий могут быть показатели биохимического и иммунологического статуса организма. Известно, что гипертермия, как и другие экстремальные факторы среды, способна вызывать из

- .-.-г---— -w ■ • ■» менение биохимических показателей, характерных для стресс-реакции (63, 152, 9). Однако взаимосвязь этих сдвигов с состоянием реактивности иммунной системы изучена недостаточно.

Пребывание в условиях высокой внешней температуры, сопровождающееся повышением температуры тела, приводит к снижению потребления тканями кислорода, уменьшению активности некоторых окислительно-восстановительных ферментов. Установлено, что экстремальная гипертермия как проявление перенапряжения функциональных систем организма, наряду с традиционными признаками стресс-реакции, характеризуется дефицитом функциональных резервов эндокринной системы, несостоятельностью мембранного аппарата, изменением структурного и энергетического гомеостаза (107, 213, 217, 218, 219, 220, 221, 216).

Данные литературы по влиянию высокой внешней температуры на иммунные процессы организма ограничены и противоречивы. Актуальность изучения иммунитета при гипертермии связана и с довольно широким использованием ее в клинической практике, в частности в комплексном лечении онкологических больных (15. 91, 357). Известно, что использование теплового фактора в лечении онкологических больных нередко сопровождается общим перегреванием организма. Поэтому изучение состояния иммунитета при гипертермии, который в значительной степени определяет результаты лечения онкологических больных, является практически необходимым (192).

Несмотря на большое число публикаций по оценке влияния тепловых воздействий на организм здоровых людей, существует необходимость в продолжении исследований по ряду нерешенных вопросов. Одним из них является разработка научно обоснованных критериев регламентации продолжительности воздействия нагревающей среды с высокой температурой. Использование этих критериев позволило бы подойти к режиму теплового воздействия, исключающему возможность функционального перенапряжения и развития неблагоприятных сдвигов в организме человека.

Эффективное применение тепловых процедур возможно только на основе учета механизма их действия. Морфо-физиологические изменения, происходящие в клетках, тканях и организме при перегревании хорошо изучены (84, 85,158,159).

Вместе с тем, иммунометаболические эффекты, возникающие после тепловых процедур, охарактеризованы совершенно недостаточно. Не выявлены метаболические сдвиги, возникающие в лейкоцитах и эритроцитах животных, подвергшихся прогреванию в разных условиях, не ясна взаимосвязь этих сдвигов с изменением иммунорегулирующих функций клеток, не изучено влияние тепловых воздействий на иммунометаболические эффекты, вызываемые применяемыми одновременно с прогреванием лекарственными препаратами.

Практически не изучены особенности иммуномодулирующего действия умеренно высокой внешней температуры при состояниях, характеризующихся нарушением энергетического гомеостаза - избыточном потреблении пищевых продуктов, голодании, физической нагрузке, длительной иммобилизации, анемиях, остром холодовом стрессе. Нарушения иммунологических функций, возникающие после охлаждения, трудно поддаю! ся фармакологической коррекции (18, 173, 174).

Системное переохлаждение человека, часто возникающее в экстремальных ситуациях, на производстве, при занятиях спортом, делает актуальной проблему защиты человека от переохлаждения и адекватной помощи лицам, получившим холодовые травмы.

Используемые в настоящее время в клинической практике терапевтические мероприятия основываются в большей степени на эмпирическом опыте и, в основном, обеспечивают симптоматическое лечение. Проводимое лечение, как правило, в недостаточной степени учитывает особенности метаболических механизмов развития ответной реакции организма на холодовое воздействие и поэтому не поюоляет целенаправленно влиять на отдельные ключевые звенья патогенеза холодовых повреждений. Это зачастую приводит к малой эффективности медицинской помощи, возникновению осложнений как на ранних, так и на более поздних этапах лечения лиц, подвергшихся действию низких температур (173, 174).

Все изложенное обусловливает постоянный интерес исследователей к проблеме патогенеза холодовых повреждений организма и поиска средств, корригирующих основные звенья патогенеза холодовых травм.

Острый холодовой стресс индуцирует адренергическую реакцию, составными звеньями которой являются последовательно возникающие кате-холаминовая экспансия, усиление липолиза, гиперлипидемия, разобщение окислительного фосфорилирования, дефицит в клетках АТФ, активация фосфолипа:, клеточных мембран (84, 251, 331, 354). Разобщение окислительного фосфорилирования является причиной увеличения утечки электронов из дыхательной цепи, ускорения генерации активных форм кислорода и повышения интенсивности процессов перекисного окисления липидов клеточных мембран. Последнее, наряду с активацией фосфолипаз и детергентным действием свободных жирных кислот обусловливает нарушение структуры и снижения функциональной активности клеток различных физиологических систем, в том числе иммунной системы.

Нарушения функций иммунной системы, наблюдающиеся при охлаждении, являются одной из основных причин возникновения или обстрения инфекционных, аллергических и аутоиммунных процессов, ускорения развития атеросклеротических изменений сосудов, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца (70):

Иммуносупрессия, возникающая при остром холодовом стрессе, характеризуется значительным угнетением фагоцитарой активности клеток периферической крови, макрофагов селезенки и печени, снижением количества Т-лимфоцитов в периферической крови, угнетением их реакции на митоген-ные стимулы, увеличением количества и активности Т-супрессоров, снижением соотношения Т-хелперы/Т-супрессоры, нарушением пролиферативной активности В-лимфоцитов, не однонаправленным изменением концентрации и синтеза иммуноглобулинов различных классов, нарушением синтеза и выделения иммуноцитами интерферонов и интерлейкинов (151, 281, 342, 304).

Наиболее резкое угнетение иммунологических функций наблюдается при иммерсионном охлаждении. Иммуносупрессия, индуцированная таким охлаждением, недостаточно эффективно корригируется препаратами, которые нормализуют иммунологическую реактивность, сниженную воздушным охлаждением (93, 173, 174).

Проведенные ранее исследования показали, что (3-каротин и эссен-циале корригируют антиоксидантный статус и иммунологическую реактивность при воздушном охлаждении, но недостаточно эффективны при иммерсионном холодовом стрессе (127, 33, 93).

Учитывая изложенное, целью работы было изучение иммуномодули-рующих эффектов, вызываемых тепловыми воздействиями в сочетании с лазерным облучением и мембранопротекторами различной химической природы при остром холодовом стрессе.

Задачи работы:

1. Выявление оптимальных иммуностимулирующих режимов воздушного и иммерсионного теплового воздействия.

2. Выяснение роли эритроцитов и выделяемых под их влиянием ци-токинов клеток селезенки в реализации иммуномодулирующих эффектов тепловых воздействий.

3. Изучение влияния тепловых воздействий на иммуномодулирую-щий эффект, вызываемый жирорастворимыми витаминами при остром холодовом стрессе.

4. Изучение влияния тепловых воздействий на иммуномодулирую-щий эффект, вызываемый стабилизаторами клеточных мембран при остром холодовом стрессе.

5. Изучение влияния тепловых воздействий на иммуномодулирую-щий эффект, вызываемый лазерным облучением при остром холодовом стрессе.

6. Выявление роли тромбоцитов в реализации иммуносупрессирую-щего действия низкой температуры.

7. Изучение роли эритроцитов и мононуклеаров крови в реализации иммунометаболических эффектов, вызываемых тепловым воздействиями в сочетании с лазерным облучением и мембранопротекторами различной химической природы при остром холодовом стрессе.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Тепловые воздействия при определенных параметрах усиливают функционально-метаболическую активность лейкоцитов, стимулируют развитие клеточной и гуморальной форм иммунного ответа.

2. Иммуномодулирующий эффект тепловых воздействий опосредуется эритроцитами и выделяющимися под их влиянием цитокинами клеток селезенки.

3. Тепловые воздействия усиливают иммуномодулирующий эффект, вызываемый витаминами А, Е, К, 3-каротином, эссенциале, рибоксином и лазерным облучением при остром холодовом стрессе.

4. Экстракорпоральное прогревание повышает чувствительность эритроцитов к действию жирорастворимых витаминов и лазерного облучения.

5. Тепловое воздействие, лазерное облучение и введение мембрано-протекторов различной химической природы корригирует иммуномодули-рующие эффекты взаимодействия эритроцитов, тромбоцитов, мононуклеаров в норме и при остром холодовом стрессе.

Научная новизна.

Выявлены оптимальные режимы иммуномодулирующего действия воздушного и иммерсионного прогревания в состоянии покоя и при остром холодовом стрессе. Установлены метаболические изменения, возникающие после прогревания в лейкоцитах периферической крови, эритроцитах; показано, что эти изменения сопровождаются повышением защитной функции лейкоцитов и появлением иммунорегулирующих свойств у эритроцитов. Установлено, что иммуномодулирующее действие эритроцитов прогретых животных опосредуется цитокинами спленоцитов, повышающими взаимодействие Т- и В-лимфоцитов и угнетающими развитие антигенспецифической и антигеннеспецифической форм иммуносупргссии. Показано, что тепловые воздействия, примененные в оптимальном режиме при остром холодовом стрессе, повышают эффективность иммуномодулирующего действия препаратов жирорастворимых витаминов (А, Е и К), стабилизаторов клеточных мембран ((З-каротина, эссенциале и рибоксина) и лазерного облучения. Установлено, что в реализации иммуномодулирующего действия тепловых процедур, лекарственных препаратов и лазерного облучения определенную роль играет взаимодействие лейкоцитов периферической крови, эри. роцитов и прилипающих к стеклу клеток селезенки.

Практическая значимость.

Экспериментально выявлены параметры оптимальных иммуномоду-лирующих режимов воздушного и иммерсионного прогревания.

Экспериментально обоснована перспективность сочетанного применения в качестве средств иммунореабилитации теплового воздействия с лазерным облучением, жирорастворимыми витаминами (А, Е и К), эссенциале и рибоксином.

Обоснована целесообразность проведения дальнейших исследований по поиску оптимальных сочетаний физических факторов, витаминных препаратов и стабилизаторов клеточных мембран в качест j средств и способов коррекции иммунометаболических нарушений при различных формах стресса и патологии.

По результатам работы оформлено изобретение «Иммуномодули-рующие средство» (положительное решение по заявке на изобретение №4385063/14 от 28.11.1991).

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Аллергология и иммулология», Быстрова, Наталья Анатольевна

Результаты работы, выразившиеся в создании эффективного иммуностимулирующего средства (Положительное решение по заявке на изобретение №4385063/14 от 28.11.1991), могут быть использованы в производственных условиях для получения на животных лечебных и диагностических антисывороток. Способ используется на Курской биофабрике, фирме «БИОК».

Данные диссертации позволяют рекомендовать проведение исследований по сочетанному применению тепловых процедур с немедикаментозными средствами иммунокоррекции (дозированными физическими нагрузками и кровопусканием, прерывистым голоданием, глубоким локальным охлаждением, ультразвуковыми колебаниями). Экспериментальная и клиническая проверка этого предположения представляет научный и практический интерес для разработки эффективных способов иммунореабилитации.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Вытекающие из результатов работы рекомендации по сочетанному применению тепловых процедур с лазерным облучением, препаратами жирорастворимых витаминов, стабилизаторами клеточных мембран могут быть использованы в работе лечебных учреждений в качестве иммунореабилита-ционных средств при различных видах патологии. Предложения внедрены в работу Курской областной больницы, ММУ ТМО №1, №3 г. Курска, Областной акушерско-гинекологической больницы Курской области.

Результаты исследований, основные положения включены в монографию «Метаболическая иммуномодуляция» (Курск, 2000), могут быть использованы в учебном процессе медицинских вузов с целью расширения знаний об использовании различных режимов теплового воздействия для коррекции иммуноме габолических нарушений при различных формах стресса и патологии. Данные материалы вошли в учебные рабочие программы и используются в лекционных курсах и на практических занятиях ряда кафедр Самарского, Курского, Ивановского, Воронежского, Санкт-Петербургского, Российского государственных университетов и академий.

Список литературы диссертационного исследования доктор медицинских наук Быстрова, Наталья Анатольевна, 2003 год

1. Абрамова, Ж.И. Человек и противоокислительные вещества / Ж.И. Абрамова, Г.И. Оксенгендлер. Л.: Наука, 1985. - 330 с.

2. Адаптоген АДАПТ модулирует стрессиндуцированный синтез HSP70 и повышает устойчивость организма к тепловому шоку / П.А. Продиус, Е.Б. Манухина, А.Е. Буланов и др. // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 1997. - Т. 123, №6. - С. 629-631.

3. Акалаев, А.И. Фосфолипидный состав у эритроцитов больных хронической почечной недостаточностью / А.И. Акалаев, А.А. Абидов // Вопр. мед. химии. 1993. - Т. 39, №5. - С. 43-44.

4. Активация перитонеальных макрофагов мыши препаратами белков теплового шока 70 / А.Д. Пономарев, Г.А. Гусарова, Т.Н. Тарасенко, и др. // Сб. тр. V конгр. РААКИ (г. Москва, 12-14 ноября 2002 г.). М., 2002. -С. 115.

5. Алехин, Е.К. Проблема фармакологической стимуляции иммунитета / Е.К. Алехин, Д.Н. Лазарева// Эксперим и клинич. фармакология. -1994.-Т. 57, №4.-С. 3-6.

6. Алмазов, В.А. Выделяемый тромбоцитами фактор роста: механизм действия и роль в развитии заболеваний / В.А. Алмазов, М.В. Благосклонный, А.Ю. Зарицкий // Терапевт, арх. 1984. - Т. 56, №7. - С. 144-147.

7. Алматов, К.Т. О фосфолипидном составе мембран митохондрий печени при тепловых стрессах / К.Т. Алматов, Х.Н. Мусаев, 3. Кадиров // Вопр. мед. химии. 1994. - Т.4, №2. - С.48-52.

8. Анализ экспрессии белков теплового шока 70 в процессе апоптоза лимфоцитов / Т.Н. Тарасенко, Г.А. Гусарова, А.Д. Пономарев и др. // Сб. тр. V конгр. РААКИ (г. Москва, 12-14 ноября 2002 г.). М., 2002. - С. 156.

9. Антиоксидантная система эритроцитов при различных методах непрямого электрохимического окисления крови / И.И. Павлюченко, С.Е. Гуменюк, С.Г. Павленко и др. // International Journal of Immunorehabili-tation.- 1998. №8.-P. 153.

10. Антиоксидантные компоненты эритроцитов и пищеварительных секретов при гастродуоденальной патологи у детей / И.А. Переслегина. Е.А. Жукова, Л.А. Беленцова, Ж.В. Антипина // Вопр. мед. химии. 1993. -Т. 39, №2. - С. 45-47.

11. Антиоксиданты, перекисное окисление липидов и рецепторзависимое увеличение концентрации Са2+ в тромбоцитах человеча / Е.В. Негреску, А.В. Лебедев, Г.Н. Балденков и др. // Вопр. мед. химии. 1992. - Т. 38 Вып. 1.-С. 36-39.

12. Апоптоз: снижение общей численности популяции гепатоцитов мышей после гипертермии / О.П. Молодых, Л.М. Непомнящих, Е.Л. Лушнико-ва, М.Г. Клинникова // Бюл. эксперим. биологии и медицины. 2000. -Т. 130, №9. -С.346-350.

13. Астафьева, Н.Г. Биологическое значение межклеточных взаимоотношений тромбоцитов при аллергических реакциях / Н.Г. Астафьева // Иммунология и аллергология. 1989. - №1. - С. 11-16.

14. Афанасьев, В.А. Иммуномодулирующее действие фосфолипидов и растительных гетерополисахаридов при холодовом стрессе: Апт. реф. дис. .ц-ра мед. наук / В.А. Афанасьев. М., 1999. - 38 с.

15. Байбурин, Ф.Я. Фармакологическая коррекция иммунометаболических последствий нарушений липидного обмена: Автореф. дис. .д-ра мед. наук / Ф.Я. Байбурин. Купавна, 1998. - 38 с.

16. Байбурин, Ф.Я. Коррекция иммунометаболических последствий нарушений липидного обмена / Ф.Я. Байбурин, И.Л. Бровкина, Л.Г. Прокопенко. Курск, 2000. - 140 с.

17. Бакулин, B.C. Критерии регламентации величины тепловой нагрузки при использовании сауны /B.C. Бакулин, В.И. Макаров // Физиология человека. 1999. - Т.25, №6. - С. 118-122.

18. Басов, Б.Н. Метод вычисления^степени периодичности расположения лейкемических клеток в суспензии / Б.Н. Басов, М.В. Голованов // Биофизика. 1991. - Т. 36,№1.-С. 114-116.

19. Бахов, Н.И. Роль нейтрофилов в регуляции метаболизма тканей / Н.И. Бахов, Л.З. Александрова, В.Н. Титов // Лаб. дело. 1988. - №4. - С. 312.

20. Бенисевич, В.И. Образование перекисей непредельных жирных кислот в оболочке эритроцитов при болезни Маркиафава-Микели / В.И. Бенисевич, Л.И. Идельсон // Вопр. мед. химии. 1973. - Т. 19, Вып. 6. -С. 596-599.596.599.

21. Березина, T.J1. Поверхностная архитектоника эритроцитов у больных с тяжелой травмой и кровопотерей / T.J1. Березина, И.В. Ряполова, Г.И. Козинец // Анестезиология и реаниматология. 1988. - №5. - С. 38-42.

22. Биохимия человека: В 2 т.: Пер. с англ. / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мей-ес, В. Родуэлл. М.: Мир, 1993. - Т. 1. - 384 с.

23. Биохимия человека: В 2 т.: Пер. с англ. / Р. Марри, Д. Греннер, П. Мей-ес, В. Родуэлл. -М.: Мир, 1993. -Т.2. -415 с.

24. Бобров, А.Ф. Физиологическая классификация тепловых состояний человека в условиях высоких температур окружающей среды / А.Ф. Бобров, Е.И. Кузнец // Успехи физиол. наук. 1995. - Т.26, №2. - С. 76-89.

25. Бобырев, В.Н. Антиоксиданты в клинической практике / В.Н. Бобырев, О.Н. Воскресенский // Терапевт, арх. 1989. - Т. 61, №3. - С. 122-125.

26. Бойтлер, Э. Нарушения метаболизма эритроцитов и гемолитическая анемия / Э. Бойтлер. J1. Медицина, 1981. - 254 с.

27. Болдырев, А А. Строение и функции биологических мембран / А.А. Болдырев. М , 1987. - 125 с.

28. Бондарева, Н.Н. Иммунометаболические нарушения и их фармакологическая коррекция при воздушном и иммерсионном охлаждении: Ав-тореф. дис. . .канд. мед. наук / Н.Н. Бондарева. Курск, 1999. - 19 с.

29. Бондарь, В.И. Воздушные процедуры как широкодоступное средство физиопрофилактики / ВН. Бондарь // Мед. помощь. 1996. - №7. -С.24-25.

30. Браун, А.Д. Неспецифический адаптационный синдром клеточной системы / А.Д. Браун, Е.И. Кузнец. JL: Наука, 1987.- 231 с.

31. Бровкина, И.Л. Влияние жирорастворимых витаминов на метаболический статус и иммуномодулирующие свойства эритроцитов при токсических формах анемии / И.Л. Бровкина, А.А. Конопля. Курск, 2000. -С. 104-112.i^STTS> >

32. Брондз, Б.Д. Молекулярные и клеточные основы иммунологического распознавания / Б.Д. Брондз, ОБ. Рохлин. М.: Наука, 1978. - 335 с.

33. Бухарин, О.В. Свойства и функции тромбоцитарного катионного белка / О.В. Бухарин, К.Г. Сулейманов // Успехи соврем, биологии. 1988. -Т. 118, Вып. 2.-С. 194-204.

34. Быстрова, Н.А. Иммунометаболические эффекты, вызванные действием умеренно высокой внешней температуры / Н.А. Быстрова // Тез. докл. VIII Рос. нац. конгр. «Человек и лекарство» (г. Москва, 2-6 апреля 2001 г.).-М., 2001.-С. 551.

35. Бычков, С.М. Протеогликаны как факторы стерического исключения и адгезии клеток / С.М. Бычков, С.А. Кузьмина // Успехи соврем, биологии. 1992. - Т. 112, Вып. 2. - С. 273-280.

36. Ваганов, П.Д. Липидный и фосфолипидный спектры мембран эритроцитов у детей с увеличением вилочковой железы / П.Д. Ваганов, М.И. Мартынова, А.В. Полищук // Тез. докл. VIII Рос. нац. конгр. «Человек и•ifn1. Т^^уг ? ^^в^Щ"178